EP0224528B1 - Schaltung zur verminderung des rauschens bei der wiedergabe von videosignalen - Google Patents

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EP0224528B1
EP0224528B1 EP86903367A EP86903367A EP0224528B1 EP 0224528 B1 EP0224528 B1 EP 0224528B1 EP 86903367 A EP86903367 A EP 86903367A EP 86903367 A EP86903367 A EP 86903367A EP 0224528 B1 EP0224528 B1 EP 0224528B1
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demodulator
signal
output
circuit
signals
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N5/00—Details of television systems
    • H04N5/76—Television signal recording
    • H04N5/91—Television signal processing therefor
    • H04N5/93—Regeneration of the television signal or of selected parts thereof
    • H04N5/94—Signal drop-out compensation
    • H—ELECTRICITY
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    • H04N5/00—Details of television systems
    • H04N5/76—Television signal recording
    • H04N5/91—Television signal processing therefor
    • H04N5/911—Television signal processing therefor for the suppression of noise

Definitions

  • the invention relates to a circuit according to the preamble of claim 1.
  • a circuit is also known in which, in order to reduce the noise during the reproduction of a video signal recorded by frequency modulation of an image carrier, the image carrier is fed to a first demodulator and, via a line delay line, to a second demodulator and the output voltages of the two Demodulators are applied to inputs of an adder whose output voltage is used as a video signal for playback.
  • the superimposition of the signals from two lines which follow one another in time and thus during the image display result in an averaging over two lines.
  • Such averaging causes a deterioration in the image reproduction for certain image contents. This deterioration occurs especially in the case of a grid pattern of horizontal and vertical white lines, because then e.g. a line from a black line and a white line is averaged and displayed with a gray value that does not exist in the image itself.
  • the invention is based on the object of developing the circuit described last in such a way that such falsifications do not occur in the image reproduction by averaging over two lines.
  • output signals from video heads 1 are fed to a head amplifier 2.
  • the output of the head amplifier 2 is connected on the one hand via a low-pass filter 3 to the color path 4 and on the other hand via a high-pass filter 5 to the luminance path 6.
  • the low-pass filter 3 allows all frequencies up to 1.2 MHz to pass.
  • the high-pass filter 5 allows all frequencies above 1.3 MHz to pass.
  • a limiter 7 is provided to limit the frequency-modulated luminance signals. Its output is connected on the one hand to a first frequency demodulator 8 and on the other hand via a delay line 9 of one line duration to a second frequency demodulator 10.
  • the outputs of both demodulators 8, 10 are connected to terminals 11, 12 of a changeover switch 13, the output terminal 14 of which is connected to the input of an adder 16 via a delay compensation circuit 15.
  • the output of the second frequency demodulator 10 is additionally connected to a further input of the adder 16 via a bandpass 17 and an amplitude regulator 18, for example an amplifier with an adjustable output voltage.
  • the output of adder 16 is the Y or luminance signal.
  • the output signal of the limiter 7 is fed to an error detection circuit 19, a so-called drop-out detector. This controls the switch 13 so that the demodulator 10 is effective when the luminance signal is disturbed.
  • a video sweep signal is shown which is available at the output of the FM demodulator 8, e.g. as luminance signal Y of a VHS video recorder. Only the part of the originally 100 kHz to 5 MHz bandwidth remaining after demodulation is shown.
  • FIG. 2b shows the output signal of the FM demodulator 10 which is effective in the case of a drop-out.
  • the bandwidth is significantly reduced by the FM band limitation in the 1-H ultrasound delay line or a 1-H CCD delay line or another achieved a delay of one line length.
  • FIG. 2d shows the luminance output signal of the adder stage 16 which is improved in noise and which results from the sum of the delay-corrected signal from FIG. 2a and a part of the signal from FIG. 2c.
  • the amount of the added signal is dimensioned with the controller 18 so that there is a clear edge noise minimum on the screen. (This can be done, for example, using a Philips color test pattern test signal that was previously recorded.)
  • the video signal amplitudes would double in the entire frequency range from 0 to 3 MHz (e.g. with a multiburst signal), while the uncorrelated noise components retained their amplitude.
  • the gain in signal-to-noise ratio would then theoretically be -6 dB.
  • the channels for the video signal are not of the same bandwidth, so that only the low frequency components up to 1.5 MHz double and the higher frequencies come solely from the main channel of the first FM demodulator 8. A bad frequency response of the video recorder would become very clear.
  • the signal-to-noise ratio gain would be less than -6 dB due to the different channel bandwidths.
  • the circuit can also perform the function of an image sharpness adjustment.
  • the pass band of the bandpass 17 is selected so that interference from the FM sound carrier is significantly reduced (1.6 MHz and 1.8 MHz). Since these carriers are not correlated, their visibility in the image is greatly reduced.
  • the FM signal can be given to the 1-H delay line 9. However, an AM-modulated video signal could also be used.
  • a narrow-band ultrasound line does not have to be used.
  • a broadband other delay line or circuit (CCD) can be used to implement the comb filter.
  • the comb filter circuit with ultrasound delay line is known from the standard PAL decoders. By averaging two color line signals, the signal-to-noise ratio can be improved by -6 dB if the bandwidths of the undelayed and delayed signals are the same.
  • the bandwidth of the ultrasound delay line 9 is just sufficient for the bandwidth of the color signals at approximately + 1 MHz. However, it is not sufficient for the transmission of the FM luminance signals from VHS recorders, i.e. the demodulated luminance signal from the delayed channel is bandwidth limited.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Schaltung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Es ist bekannt, daß unter bestimmten Voraussetzungen Videosignale unter Rauchstörungen leiden. Bei Heimvideorecordern wird beispielsweise sparsam mit Magnetbandverbrauch pro Zeiteinheit umgegangen. Dies hat zur Folge, daß die ausgezeichneten Spuren sehr schmal sind und daß diese Spuren außerdem ohne den sogenannten Rasen, d.h. ohne Zwischenraum, geschrieben werden. Hierdurch ergeben sich im wesentlichen die beiden folgenden Probleme:
    • Erstes Problem:
  • Bei Verwendung von schlechtem Bandmaterial mit ungleichmäßiger Beschichtung, mit zu grober Partikelgröße und mit schlechter Verbindung von Trägerfolie und Magnetschicht (bekannt als "Schmierbänder") ergeben sich sogenannte Dropoutstörungen durch den "Zusammenbruch" des FM-Signals bei der Abtastung des Magnetbandes durch die Videoköpfe. Die genannten Fehler bewirken nämlich schlechten Band/Kopf-Kontakt oder Zuschmieren des Kopfspaltes. Je nach Art des verwendeten FM-Demodulators ergeben sich bei "Dropouts" auf dem Bildschirm weiße oder schwarze Störstreifen, die unangenehm sind.
  • Es ist bekannt, an die Stelle dieser Störungen ein Ersatzsignal einzutasten, das aus einer Zeit vor der Störung stammt und praktisch in einer Wiederholung des vor der Störung vorhandenen Signals besteht. Hierzu wird meist eine Ultraschallverzögerungsleitung mit einer Verzögerung von einer Zeilenlängendauer (64 ps) benutzt, da die Dauer der meisten "Dropouts" zwischen 5 und 25 ps Länge liegt. Beim Auftreten von Dropouts wird also das Signal der vorhergehenden Zeile an dieser Stelle eingetastet. Da zwei benachbarte Zeilen meist gleichen Signalinhalt aufweisen, also eine sogenannte Zeilenkorrelation vorliegt, ist diese Maßnahme zulässig und weniger störend als beispielsweise die ebenfalls bekannte Eintastung eines "Grauwertes" anstelle des gestörten Originalsignals. Sollte die Dropoutstörung länger als 64 ps dauern, wird das Ersatzsignal aus der Verzögerungsleitung immer wieder vom Ausgang zum Eingang zurückgeführt und solange zyklisch wiederholt, bis die Störung vor- über ist.
  • Zweites Problem:
    • Das rasenlose Schreiben der Videospuren hat bei der Wiedergabe zwangsläufig ein Übersprechen der Videosignale von Spur zu Spur zur Folge, da die Videoköpfe trotz Spurnachführung hin und wieder über einen Teil der jeweiligen Nachbarspur fahren. Trotz des zur Abhilfe in den heute üblichen Recordern genutzten Unterschiedes der Azimutwinkel (ca.+6° bei VHS) der Videoköpfe ergeben sich durch das Übersprechen Störungen, die den Signal/Rausch-Abstand verschlechtern und ein sogenanntes Kantenrauschen (Edge-Noise) an senkrechten Bildsignalkanten hervorrufen oder verstärken. Hierzu kommen bei Hifi-Ton-Recordern, bei denen die beiden FM-Tonträger bei ca. 1,6 MHz und 1,8 MHz liegen und direkt unter den Videospuren mit ±35° Azimuth aufgezeichnet sind, Übersprechprobleme aus diesen Tonbereichen auf die Video-FM und damit weitere Signalkantenstörungen im Videobereich.
  • Durch die DE-A-32 39 423 ist auch eine Schaltung bekannt, bei der zur Verringerung des Rauschens bei der Wiedergabe eines durch Frequenzmodulation eines Bildträgers aufgezeichneten Videosignals der Bildträger einem ersten Demodulator und über eine Zeilenverzögerungsleitung einem zweiten Demodulator zugeführt wird und die Ausgangsspannungen der beiden Demodulatoren an Eingänge einer Addierstufe angelegt sind, deren Ausgangsspannung als Videosignal für die Wiedergabe verwendet wird.
  • Bei einer solchen Schaltung kommt es durch die Überlagerung der Signale aus zwei zeitlich aufeinanderfolgenden Zeilen und somit bei der Bildwiedergabe zu einer Mittelung über zwei Zeilen. Eine derartige Mittelung bewirkt bei bestimmten Bildinhalten eine Verschlechterung der Bildwiedergabe. Diese Verschlechterung tritt insbesondere bei einem Gittermuster aus waagerechten und senkrechten weißen Linien auf, weil dann z.B. eine Zeile aus einer schwarzen Zeile und einer weißen Zeile gemittelt und mit einem Grauwert dargestellt wird, den es im Bild an sich nicht gibt.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die zuletzt beschriebene Schaltung derartweiterzubilden, daß derartige Verfälschungen bei der Bildwiedergabe durch eine Mittelung über zwei Zeilen nicht auftreten.
  • Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebene Erfindung gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird im folgenden ein Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnungen beschrieben. Diese zeigen in
    • Fig. 1 das Blockschaltbild eines VHS-Videorecorders
    • Fig. 2a-2d Signale aus Fig. 1.
  • In Fig. 1 werden Ausgangssignale von Videoköpfen 1 einem Kopfverstärker 2 zugeführt. Der Ausgang des Kopfverstärkers 2 ist einerseits über ein Tiefpaßfilter 3 mit dem Farbweg 4 verbunden und andererseits über ein Hochpaßfilter 5 mit dem Luminanzweg 6. Das Tiefpaßfilter 3 läßt alle Frequenzen bis 1,2 MHz passieren. Das Hochpaßfilter 5 läßt alle Frequenzen über 1,3 MHz passieren. Zur Begrenzung der frequenzmodulierten Luminanzsignale ist ein Begrenzer 7 vorgesehen. Sein Ausgang ist einerseits mit einem ersten Frequenzdemodulator 8 und andererseits über eine Laufzeitleitung 9 von einer Zeilendauer mit einem zweiten Frequenzdemodulator 10 verbunden. Die Ausgänge beider Demodulatoren 8, 10 sind mit Klemmen 11, 12 eines Umschalters 13 verbunden, dessen Ausgangsklemme 14 über eine Laufzeitausgleichsschaltung 15 mit dem Eingang einer Addierstufe 16 verbunden ist. Der Ausgang des zweiten Frequenzdemodulators 10 ist zusätzlich über einen Bandpaß 17 und einen Amplitudenregler 18, z.B. einen Verstärker mit einstellbarer Ausgangsspannung, mit einem weiteren Eingang der Addierstufe 16 verbunden. Das Ausgangssignal der Addierstufe 16 ist das Y- oder Luminanzsignal. Das Ausgangssignal des Begrenzers 7 wird einer Fehler-Erkennungsschaltung 19, einem sogenannten Drop-out-Detektor zugeführt. Dieser steuert den Umschalter 13 so, daß bei gestörtem Luminanzsignal der Demodulator 10 wirksam ist.
  • In Fig. 2a ist ein Videosweepsignal dargestellt, das am Ausgang des FM-Demodulators 8 zur Verfügung steht, z.B. als Luminanzsignal Y eines VHS-Videorecorders. Dargestellt ist nur der nach Demodulation übrigbleibende Teil der ursprünglich 100 kHz bis 5 MHz betragenden Bandbreite.
  • Fig. 2b zeigt das Ausgangssignal des im Falle eines Drop-out wirksamen FM-Demodulators 10. Es ist in der Bandbreite deutlich reduziert durch die FM-Bandbebrenzung in der 1-H-Ultraschalldelayline oder einer 1-H-CCD-Verzögerungsleitung oder einer anders erreichten Verzögerung von einer Zeilenlängendauer.
  • Fig. 2c zeigt das Signal hinter dem Bandpaß 17.
  • Fig. 2d zeigt das im Rauschen verbesserte Luminanzausgangssignal der Addierstufe 16, das sich aus der Summe des laufzeitkorrigierten Signales aus Fig. 2a und eines Teiles des signals gemäß Fig. 2c ergibt. Die Menge des addierten Signals wird mit dem Regler 18 so dimensioniert, daß sich ein deutliches Edge-Noise-Minimum auf dem Bildschirm ergibt. (Dies kann beispieslweise anhand eines Philips-Colour-Test-Pattern-Prüfsignales geschehen, das vorher aufgezeichnet wurde.)
  • Wären bei der soweit beschriebenen Schaltung der verzögerte und der unverzögerte Kanal von gleicher Bandbreite, so würden sich die Videosignalamplituden im gesamten Frequenzbereich von 0 bis 3 MHz (z.B. bei einem Multiburstsignal) verdoppeln, während die nichtkorrelierten Rauschanteile ihre Amplitude beibehielten. Der Störabstandsgewinn wäre dann theoretisch-6 dB. Leider sind für das Videosignal die Kanäle aber nicht von gleicher Bandbreite, so daß sich nur die niedrigen Frequenzanteile bis 1,5 MHz verdoppeln und die höheren Frequenzen allein aus dem Hauptkanal des ersten FM-Demodulators 8 kommen. Ein schlechter Frequenzgang des Videorecorders würde hierdurch sehr deutlich werden. Außerdem wäre der Störabstandsgewinn kleiner als-6 dB wegen der unterschiedlichen Kanalbandbreiten. Der größte Nachteil bei der Mittelung zweier Luminanzsignal-Zeilen läge aber in der Mittelung tiefer Vertikalsignalfrequenzen. Bei einem Gittertestbild, bei dem die horizontalen Gitterlinien nur eine Zeilenbreite aufweisen, würde beispielsweise nach der Mittelung eine zwei Zeilen breite Gitterlinie mit halber Signalamplitude entstehen, so daß die vertikalen und horizontalen Gitterlinien unterschiedliche Helligkeit hätten. Dies würde nur schwerlich abzeptiert werden können. Andererseits könnte man im Bereich senkrechter Kanten sehr wohl eine Verbesserung der Kantenstruktur und damit auch der Edge-Noise-Reduzierung durch Kammfilterung erreichen. Mit dem Bandpaß 17 werden nun aus dem verzögerten, demodulierten und schmalbandigen Videosignal im Bereich von ca. 500 kHz bis 2 MHz Signalanteile herausgefiltert, und so zeitrichtig und entzerrt zum breitbandigen Videosignal des unverzögerten Luminanzkanals in einer solchen Amplitude addiert, daß sich ein Ausgangsluminanzsignal ergibt, das minimiertes Edge-Noise und scharfe Schwarz-Weiß- und Weiß-Schwarz-Übergänge aufweist. Der gesamte Signal-Rausch-Störabstand wird zwar nur noch um ca-1 dB verbessert, weil die Kammfilterung in nur einem Teilbereich des Videosignals erfolgt; die Edge-Noise-Störung oder auch Kantenunruhe hingegen wird deutlich sichtbar verbessert. Wegen der durch die Mittelung entstandenen Amplitudenanhebung im Bereich 700 kHz bis 2 MHz entsteht eine leichte, aber gewollte Konturanhebung im Videosignal, die einen schärferen Bildeindruck vermittelt bei gleichzeitig ruhiger wirkendem Bild. Vorteilhaft ist, daß eine preisgünstige Schaltungsverwirklichtung durch Doppelausnutzung der Dropoutverzögerungsleitung möglich wird. Macht man die Amplitude des verzögerten Kanals bei der Kammfiltermittelung in gewissen Grenzen von außen regelbar, so kann die Schaltung auch noch die Funktion einer Bildschärfeeinstellung übernehmen. Der Durchlaßbereich des Bandpasses 17 ist so gewählt, daß auch Störungen durch die FM-Tonträger deutlich reduziert werden (1,6 MHz und 1,8 MHz). Da diese Träger nicht korreliert sind, wird ihre Sichtbarkeit im Bild stark herabgesetzt. Das FM-Signal kann auf die 1-H-Verzögerungsleitung 9 gegeben werden. Es könnte aber auch ein AM-moduliertes Videosignal genommen werden Außerdem muß nicht eine schmalbandige Ultraschalleitung genommen werden, es kann auch z.B. eine breitbandige andere Verzögerungsleitung oder Schaltung (CCD) zur Realisierung des Kammfilters Verwendung finden.
  • Von den Standard-PAL-Decodern ist die Kammfilterschaltung mit Ultraschallverzögerungsleitung bekannt. Man kann durch die Mittelung zweier Farb-Zeilensignale den Störabstand um-6 dB verbessern, wenn die Bandbreiten des unverzögerten und des verzögerten Signales gleich groß sind. Für die Bandbreite der Farbsignale mit ca+1 MHz reicht die Bandbreite der Ultraschallverzögerungsleitung 9 gerade aus. Für die Übertragung der FM-Luminanzsignale von VHS-Recordern reicht sie jedoch nicht aus, d.h. das demodulierte Luminanzsignal aus dem verzögerten Kanal ist bandbreitenbegrenzt.

Claims (5)

1. Schaltung zur Verringerung des Rauschens bei der Wiedergabe eines durch Frequenzmodulation eines Bildträgers aufgezeichneten Videosignals, bei der der Bildträger einem ersten Demodulator (8) und über eine Zeilenverzögerungsleitung (9) einem zweiten Demodulator (10) zugeführt wird und die Ausgangsspannungen der beiden Demodulatoren (8, 10) an Eingänge einer Addierstufe (16) angelegt sind, deren Ausgangsspannung als Videosignal für die Wiedergabe verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Ausgang des zweiten Demodulators (10) und dem Eingang der Addierstufe (16) ein Bandpaß (17) mit einem Durchlaßbereich von etwa 0,5 bis 2 MHz liegt.
2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der durchgelassene Bereich die FM-HiFi Tonsignale einschließt.
3. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in einem oder in den beiden Signalwegen vor der Übertragung ein Laufzeitausgleich vorgesehen ist.
4. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einem oder in beiden Signalwegen eine Amplitudeneinstellung vorgesehen ist.
5. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Eingang der Addierstufe (16) mit einem Umschalter (13) verbunden ist, der diesen ersten Eingang entweder mit dem Ausgang des ersten Demodulators (8) oder mit einem Ausgang des zweiten Demodulators (10) verbindet und der Umschalter von einem Drop-out-Detektor (19) so gesteuert wird, daß der Umschalter (13) die Addierstufe (16) mit dem zweiten Demodulator (10) verbindet, wenn das Luminanzsignal gestört ist.
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